Dưới mặt biển, một thế giới vô hình bao la đang vận hành.
Hàng tỷ sinh vật hiển vi di chuyển cùng dòng nước, biến ánh sáng mặt trời thành chất hữu cơ, thải ra oxy và trở thành thức ăn cho những mắt xích tiếp theo của sự sống đại dương. Chúng không có tai, nhưng điều đó không có nghĩa là âm thanh xung quanh trôi qua chúng mà không để lại dấu vết gì.
Ngay cả sinh vật phù du cũng tồn tại trong một không gian vật lý chung — giữa các dòng chảy, áp suất, ánh sáng, tín hiệu hóa học và những rung động của nước.
Một nghiên cứu mới đã chỉ ra: tiếng ù tần số thấp của các trạm điện gió ngoài khơi đang hoạt động có thể thay đổi các quá trình bên trong quần thể sinh vật phù du tự nhiên. Chỉ sau 22 giờ phơi nhiễm, thực vật phù du bắt đầu phát triển nhanh hơn, và cân bằng oxy của nước đã thay đổi.
Đại dương đã đáp lại âm thanh của con người ở nơi mà các nhà khoa học hầu như không ngờ sẽ nghe thấy câu trả lời.
Thí nghiệm giữa vùng biển Na Uy
Nghiên cứu do một nhóm quốc tế thực hiện dưới sự dẫn dắt của Justine Courboules và nhà sinh âm học biển Ana Širović thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy — NTNU. Các chuyên gia của Đại học Montpellier, CNRS, Ifremer, Viện Khoa học Tự nhiên Hoàng gia Bỉ và Đại học Hamburg cũng tham gia công trình.
Dự án được Hội đồng Nghiên cứu Na Uy tài trợ trong khuôn khổ chương trình PURE WINDdành cho việc nghiên cứu tác động của âm thanh từ các trạm điện gió ngoài khơi lên hệ sinh thái.
Cách tái tạo tiếng ù của trạm điện gió ngoài khơi
Các nhà nghiên cứu muốn đưa thí nghiệm đến gần hơn với môi trường đại dương thực tế. Vì vậy, họ không nuôi một loài phòng thí nghiệm duy nhất trong điều kiện vô trùng, mà sử dụng một quần thể tự nhiên của đầm phá ven biển, bao gồm thực vật phù du và động vật phù du ăn chúng.
Các mẫu được đặt trong những bình thí nghiệm — gọi là vi vũ trụ — nằm ngay trong môi trường biển. Sau đó, người ta phát lại dưới nước những bản ghi thực tế của một trạm điện gió ngoài khơi đang hoạt động.
Thí nghiệm bao gồm ba chế độ âm thanh:
- nhóm đối chứng, chỉ nghe thấy nền tự nhiên của đầm phá — khoảng 80 dB so với 1 µPa;
- mức tiếng ồn trung bình — khoảng 94 dB;
- mức tăng cao — khoảng 106 dB.
Tác động bao trùm các tần số từ 50 đến 2400 hertz và kéo dài 22 giờ.
Không thể so sánh trực tiếp decibel dưới nước với các giá trị tiếng ồn quen thuộc trong không khí: trong nước người ta dùng một đại lượng tham chiếu khác, và bản thân âm thanh cũng lan truyền theo cách khác. Vì vậy, những con số được đưa ra chỉ đặc trưng cho sự khác biệt giữa các điều kiện thí nghiệm, chứ không có nghĩa là sinh vật phù du nằm gần một nguồn có độ to tương đương với thiết bị gia dụng hay một buổi hòa nhạc.
Các nhà khoa học đã đo tốc độ sinh trưởng của thực vật phù du, cường độ bị động vật phù du ăn và sự thay đổi nồng độ oxy.
Điều gì đã thay đổi sau 22 giờ
Ở những nhóm được phát lại tiếng ồn của trạm điện gió, thực vật phù du sinh trưởng nhanh hơn một cách có ý nghĩa thống kê so với điều kiện đối chứng.
Đồng thời, trong nước quan sát thấy cân bằng oxy dương hơn. Các tác giả cho rằng điều này có thể cho thấy sự gia tăng sản lượng sơ cấp — quá trình mà trong đó các loài tảo hiển vi và vi khuẩn lam sử dụng ánh sáng để tạo ra chất hữu cơ và thải ra oxy.
Trong khi đó, tốc độ mà động vật phù du ăn thực vật phù du không khác biệt đáng kể giữa ba nhóm.
Kết quả là một bức tranh bất thường: việc sản xuất sinh khối thực vật đã thay đổi, nhưng mức tiêu thụ nó trong khuôn khổ thí nghiệm ngắn hạn vẫn gần như giữ nguyên.
Nhưng không thể coi đây là bằng chứng về lợi ích của tiếng ồn.
Sự sinh trưởng tăng tốc của một mắt xích có thể phá vỡ tương quan trước đây giữa các quá trình. Nếu việc sản xuất và tiêu thụ chất hữu cơ bắt đầu tách rời nhau, theo thời gian điều này có thể ảnh hưởng đến chế độ oxy, vòng tuần hoàn các nguyên tố dinh dưỡng, độ trong của nước và sự phân bố năng lượng trong lưới thức ăn.
Hiện tại đây mới chỉ là những hậu quả có thể xảy ra. Công trình đã cho thấy phản ứng ngắn hạn, nhưng chưa theo dõi được nó sẽ dẫn đến đâu sau nhiều tuần, nhiều tháng hay nhiều năm.
Sinh vật phù du có thể phản ứng với âm thanh như thế nào
Từ «nghe thấy» ở đây chỉ là một cách nói hình ảnh.
Thực vật phù du không cảm nhận âm thanh như con người, cá voi hay cá. Nhưng âm thanh là một chuyển động vật lý: sóng áp suất và dao động của các hạt nước. Chúng có thể tác động trực tiếp lên các sinh vật hiển vi hoặc thay đổi điều kiện xung quanh chúng.
Có một số cơ chế khả dĩ. Các dao động có thể ảnh hưởng đến sự xáo trộn của nước, sự tiếp xúc của tế bào với chất dinh dưỡng, vị trí của chúng so với ánh sáng, trạng thái sinh lý và sự tương tác giữa các thành viên trong quần xã.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới không xác định được chính xác cơ chế nào đã gây ra sự tăng tốc sinh trưởng. Nó chỉ ghi nhận thực tế rằng một quần xã tự nhiên đã phản ứng với một chế độ âm thanh ngắn hạn nhất định.
Để hiểu được chuỗi nhân quả, sẽ cần thêm các thí nghiệm: với từng loài riêng lẻ và với các quần xã hỗn hợp, với thời gian tác động, tần số, mức tín hiệu và điều kiện môi trường khác nhau.
Nền tảng của sự sống đại dương
Thực vật phù du rất dễ bị bỏ qua. Một tế bào riêng lẻ có thể không nhìn thấy được bằng mắt thường, nhưng cùng nhau, những sinh vật này thực hiện một công việc ở quy mô hành tinh.
Chúng tạo thành nền tảng của nhiều chuỗi thức ăn biển. Động vật phù du ăn chúng, rồi đến lượt mình trở thành thức ăn cho cá, chim và các loài thú biển. Thực vật phù du tham gia vào việc sản xuất một phần đáng kể lượng oxy của sinh quyển và cố định cacbon, một phần trong đó theo thời gian được chuyển xuống các tầng sâu của đại dương.
Vì vậy, sự thay đổi trong sinh trưởng của chúng không phải là một sự kiện nhỏ, bị giới hạn trong một bình thí nghiệm. Đó là tín hiệu về khả năng tác động đến khởi đầu của chuỗi mà những dạng sống lớn hơn nhiều phụ thuộc vào.
Trước đây, các nghiên cứu về tiếng ồn dưới nước chủ yếu tập trung vào cá voi, cá heo, cá và các loài động vật khác sử dụng âm thanh để giao tiếp, định hướng và tìm kiếm thức ăn. Công trình mới mở rộng câu hỏi: điều gì xảy ra nếu âm thanh công nghiệp vươn tới những sinh vật không có hệ thống thính giác quen thuộc nhưng tồn tại trong cùng một môi trường vật lý?
Năng lượng xanh cũng có âm thanh
Điện gió ngoài khơi là cần thiết để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, một nguồn năng lượng sạch hơn về mặt sinh thái không vì thế mà trở nên hoàn toàn vô hình đối với tự nhiên.
Các công trình xây dựng có thể đặc biệt ồn ào — chẳng hạn như việc đóng cọc khi lắp đặt móng tuabin. Nhưng ngay cả những cơ sở đang vận hành cũng tạo ra các dao động tần số thấp liên tục: sự quay của cánh quạt, chuyển động của các cơ cấu và rung động của kết cấu được truyền qua móng xuống nước và đáy biển.
Nghiên cứu không chứng minh rằng các trạm điện ngoài khơi đang phá hủy các quần xã phù du. Nó cũng không đánh giá toàn bộ một trạm điện gió đang hoạt động cụ thể nào. Các nhà khoa học đã tái tạo bản ghi âm của nó trong một thí nghiệm vi mô có kiểm soát.
Nhưng công trình cho thấy rằng khi thiết kế năng lượng biển, không đủ nếu chỉ tính đến những động vật nhìn thấy được. Âm thanh dưới nước có thể lan truyền qua các tầng khác nhau của hệ sinh thái, bao gồm cả nền tảng hiển vi của nó.
Có lẽ trong tương lai, các tuabin sẽ cần được đánh giá không chỉ qua lượng năng lượng sản xuất ra, mà còn qua dấu vết âm thanh mà chúng để lại trong biển.
Đại dương đã nhắc nhở chúng ta điều gì hôm nay?
Rằng trong một hệ sống, không có thành viên nào thực sự nhỏ bé và không có tác động nào bị cô lập.
Con người lắp đặt một tuabin để biến chuyển động của không khí thành điện năng. Cơ cấu này tạo ra các dao động. Các dao động đi vào nước. Nước truyền chúng đến những tế bào hiển vi — và bên trong quần xã vô hình, dòng chảy của sự sống thay đổi.
Ngay cả tiếng ù công nghệ lặng lẽ nhất cũng trở thành một phần của không gian đại dương. Nó hòa vào bản hòa tấu chung cùng với các dòng hải lưu, chuyển động của động vật, tiếng xào xạc của trầm tích và những dao động tự nhiên của chính nước biển.
Đại dương đã nhắc nhở chúng ta: mỗi công nghệ do con người tạo ra đều bước vào một mối quan hệ với sự sống đã tồn tại từ trước. Vì vậy, tính sinh thái đích thực không chỉ bắt đầu từ một nguồn năng lượng sạch, mà còn từ khả năng lắng nghe phản hồi của toàn bộ hệ thống — cho đến tận những cư dân nhỏ bé nhất của nó.
Sinh vật phù du không có tai. Nhưng đại dương đã truyền âm thanh của chúng ta đến chúng — và sự sống đã đáp lại bằng sự thay đổi nhịp điệu của chính mình.
